El 17 de febrer del 956 l'abat Ponç i el comte Sunifred van decidir ampliar el temple de Sant Miquel, que fins aquell moment era el temple secundari de la comunitat. Malauradament el comte no va veure acabada la seva obra, que va ser finalitzada pels comtes Oliba Cabreta i Miró, germans de Sunifred.

El 30 de setembre de l'any 974 es consagra solemnement el nou temple, amb la presència de set bisbes, Sunyer d'Elna, Miró de Girona, Frujà d'Osona, Guisad d'Urgell, Isol de Tolosa, Bernat de Coserans i Francó de Carcasona. Aquesta gran quantitat de bisbes n és un fet casual: set bisbes per consagrar els set altars de que disposava el temple, com set són els dons de l'Esperit Sant.

Aquest temple estava format per tres naus, separades entre elles per arcs de ferradura, que en el segle XVI es van mutil·lar, perdent els seus muntant per adaptar-se als gustos renaixentistes de l'època.

La nau central és un tram més llarg que les laterals per ponent, on es troba la porta principal. Com en el cas dels arcs forments, l'arc de la porta i el de la finestra que hi ha al seu damunt, van ser mutil·lats i han perdut la seva fesomia de ferradura.

Originalment tot el temple tenia un terra de lloses de marbre, arrencades durant l'etapa d'abandonament del monestir. També es va perdre en aquest moment la volta de creueria amb que es cobria la nau central, feta en el segle XIV. Aquestes voltes van substituir a l'antiga coberta de fusta.

Les tres naus acabaven en un transsepte on s'obria un absis rectangular i quatre semicirculars, dos en cada braç. L'absis situat  més al nord no s'ha conservat.

L'ara d'altar és de marbre blanc. Va ser reaprofitada d'un antic edifici romà, probablement el temple dedicat a les divinitats capitolines de Narbona. Va ser consagrada l'any 974. Durant la revolució francesa, va ser venuda i es va utilitzar com a balcó d'una casa de Vinçà.  Per sort es va recuperar en 1971, i es va tornar a col·locar en el seu lloc amb motiu del mil·lenari del temple, l'any 1974.

Està feta amb marbre de Carrara. En la part superior tenia gairebé 200 grafitis, però la meitat han desaparegut per l'erosió provocada pels peus caminant per sobre seu, quan va ser utilitzada com a balcó. Els que es conserven corresponen a inscripcions votives entre els segles X i XII. Per la part frontal s'hi van esculpir motius florals.

Entre l'absis principal i les parelles d'absis laterals hi havia un espai on s'obria una porta i una finestra d'arc de ferradura, que il·luminava el transsepte.

D'aquest mateix estil era l'arc de la porta que comunicava el temple amb el claustre, actualment cegada.

L'altre gran personatge de Cuixà és l'abat Oliba. Va succeir a l'abat Garí a principis del segle XI i va ampliar el temple, respectant però l'edificació anterior. Oliba va ser l'introductor de l'arquitectura llombarda al nostre país i Cuixà  no en van quedar al marge.

La primera gran reforma que realitza Oliba és la construcció d'un deambulatori al voltant l'absis principal, probablement inspirat pel de Sant Pere de Rodes. S'aprofita l'espai buit entre les absidioles laterals i l'absis principal per construir uns passadissos allargats i coberts amb volta de quart de cercle.

Aquests passadissos acaben en una galeria transversal, construïda en una segona etapa, en la que s'obrien tres absis semicirculars.

D'aquests només es va conservar el del costat nord, ja que en tant el central con el del costat sud es van substituir per noves capelles més grans. La de costat sud va ser reconstruïda per Puig i Cadafalch, aprofitant els seus fonaments.

Oliba també va fer alçar els murs de les naus laterals en prop d'un metre, per poder-hi practicar finestres de doble esqueixada i arc de mig punt. La coberta d'aquestes naus, com la principal, era de fusta i posteriorment es va substituir per les actuals voltes de quart de cercle.

Una altra aportació important va ser la construcció de dos campanars. Es tracta de dos torres quadrades situades en els extrems del transsepte. La del costat nord es va ensorrar l'any 1839. El cenobi ja havia passat a mans particulars i la destrucció d'estances monacals va propiciar que la torre perdés estabilitat i punts de suport. En caure, també va destruir l'absis situat més al nord. Per evitar que passés el mateix amb la torre sud, es va reforçar la seva base amb un important atalussament.

És de tipus llombard, amb quatre pisos d'alçada per sobre del basament atalussat. En els dos pisos inferiors s'obren dues finestres de mig punt en cadascuna de les seves cares.

En el tercer i quart pis les finestres es converteixen en geminades, amb el capitell llis. Per sobre hi ha un darrer nivell, on s'obren dos ulls de bou en cada mur.

La torre està decorada seguint l'estil llombard, amb lesenes centrals i cantoneres, frisos de dents de serra i d'arcs cecs. També està rematada amb merlets triangulars afegits durant les restauracions.

Però les obres d'Oliba no es van acabar aquí i va construir la Cripta del Pessebre i el Santuari de la Trinitat, situades a l'oest del temple de sant Miquel.

Pel que fa als elements litúrgics o decoratius conservats en el temple podem destacar les pintures murals que es poden veure en l'intradòs de les finestres de l'absis principal.  Aquestes van ser modificades al llarg dels segles, però es van poder conservar dos petits fragments de decoració pictòrica. Són més importants els fragments del costat de tramuntana, on encara es poden veure motius vegetals dins unes circumferències.

En l'interior de l'arc apuntat, que trobem en el mur est de l'absis, també trobem pintures de tipus geomètric en la part superior i de cortinatges en el registre inferior.

També es conserven restes pictòriques, de tipus geomètric, en l'arc d'una de les finestres del temple.

En les dues absidioles laterals es conserven dos dels capitells del claustre. Al damunt del que hi ha en la capella nord es troba una imatge de la Mare de Déu i el Nen del segle XIII.

En la part més occidental de la nau sud es poden veure dos imatges de Crist del segle XV.

De la mateixa època és el bell conjunt de Jesús i els apòstols a l'horta de les oliveres.

Però malauradament, l'element més interessant del mobiliari litúrgic no es conserva en el cenobi, si no en el Philadelphia Museum of Art. Es tracta d'una càtedra de marbre rosat. Es creu que es va realitzar en època de l'abat Gregori I, a excepció de la creu que hi ha en el respatller, que és de factura moderna.